JP2005249008A - ロータリジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】共通のケーシングを用い、シール部に関する種々の付加機能部品が顧客の要望に応じた任意の組み合わせで組み付け装備が可能で、納期の短縮と製造コストの低減が可能なロータリジョイントの提供。
【解決手段】回転軸側流路を構成する供給穴３ａと固定軸側流路を構成する供給穴４ａとを連通させるシール部５を有し、シール部５の近傍にはシール部５に関する種々の付加機能部品（漏れ検知機能付加モジュール６、潤滑機能付加モジュール７、破損検知機能付加モジュール８ａ）が組み込まれるロータリジョイントＲＪであって、種々の付加機能部品６、７、８ａがケーシング１内の所定の位置（第１円形穴１２・第２円形穴１３内）にそれぞれ着脱自在な状態にモジュール化されていて、該種々の付加機能部品６、７、８ａが用途に応じた任意の組み合わせでそれぞれ所定の位置に組み付け可能に構成されている。
【選択図面】 図１

Description

本発明は、各種機械に装着してクーラントなどの液体を回転側に供給するのに適したロータリジョイントに関し、特に、シール部の近傍に該シール部に関する種々の不可機能部品が組み込まれるロータリジョイントに関する。

従来、工作機械の主軸先端に取付けた回転工具などへ切削用のクーラント液を供給するような場合、主軸後端部、あるいは直結主軸モータのロータ軸後端部にロータリジョイントを直結し、夫々の軸心に設けた流路を介してこのロータリジョイントからクーラント液を圧送している。
この種のロータリジョイントは高速回転が要求されるため、固定軸側流路と回転軸側流路との間にはそれぞれシールリングが装着され、工作機械駆動時には供給するクーラントの液圧によって固定部側のシールリングを回転軸側のシールリング方向に摺動させ、両者を密着させることによりシール部が構成されるようになっている。

通常、前記シール部の固定側のシールリングと回転軸側のシールリングとのシール面は全面平滑に仕上げられ、内部の流路を流れるクーラント液が漏れないように互いに完全に密着するようになっている。
そして、ロータリジョイントを長期間に亘って作動させるうちに固定側のシールリングと回転軸側のシールリングのシール面が少しずつ傷ついてシール部が異常磨耗し、ついには破損してクーラント液が流出することがある。
通常、シール部が破損した場合、漏れたクーラント液はドレン口から排出されるが、作業員が直ちに気付いて設備の電源遮断などを行なってポンプ停止などの処置をしないと大量のクーラント液をドレン口から排出しきれず、下流側に配置された主軸モータの軸外周面からクーラント液がモータ内部に浸入し、主軸モータの漏電によるコイル焼損やベアリング破損などを引き起こして大きな損害を発生させるという問題があった。

そこで、本発明者はシール部からのクーラント液の漏れを検知する機能を備えたロータリジョイント（特許文献１参照）、および、シール部の異常磨耗又は破損を検知する機能を備えたロータリジョイント（特許文献２参照）の発明をなした。
また、この種のロータリジョイントにあっては、近年の加工における高度化する要求に対応し、クーラント液に代え、エア等を圧送する場合には、エア等によってはシール部に潤滑性を付与することができないため、本発明者は、シール部の外面側から潤滑液をジェット噴射させることにより、シール部の潤滑性を確保可能にしたロータリジョイント（特許文献３参照）の発明をなした。

特願２００２−１８３０４８号 （明細書１頁、図１） 特願２００２−３０４６０７号 （明細書１頁、図１） 特開２０００−１３０６６５号 （明細書（２）頁、図４）

しかしながら、従来例（特許文献１、２、３）のロータリジョイントにおいては、各付加機能部分がそれぞれケーシングと一体に形成された構造であったため、要望される付加機能が異なる毎に、また、付加機能の組み合わせが異なる毎に異なる仕様のケーシングを製造する必要があり、このため、納期が長くなると共に、製造コストが高くつくという問題があった。

本発明は、上述のような従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、共通のケーシングを用い、シール部に関する種々の付加機能部品が顧客の要望に応じた任意の組み合わせで組み付け装備が可能で、納期の短縮と製造コストの低減が可能なロータリジョイントを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明請求項１記載のロータリジョイントにあっては、回転軸側流路と固定軸側流路を連通させるシール部を有し、該シール部の近傍には該シール部に関する種々の付加機能部品が組み込まれるロータリジョイントであって、前記種々の付加機能部品が所定の位置にそれぞれ着脱自在な状態にモジュール化されていて、該種々の付加機能部品が用途に応じた任意の組み合わせでそれぞれ所定の位置に組み付け装備可能に構成されていることを特徴とする手段とした。

請求項２に記載のロータリジョイントは、請求項１に記載のロータリジョイントにおいて、前記付加機能部品の１つが、前記シール部の異常を検知する異常検知手段であることを特徴とする手段とした。

請求項３に記載のロータリジョイントは、請求項２に記載のロータリジョイントにおいて、前記異常検知手段で検知される異常が前記シール部からの漏れによる異常であることを特徴とする手段とした。

請求項４に記載のロータリジョイントは、請求項３に記載のロータリジョイントにおいて、前記シール部からの漏れ量が正常の範囲内である時に漏れ液を受けると共に該漏れ液を排出する排出口を有する第１室と、正常の範囲を越えて漏れた時に第１室からの漏れ液を受けると共に該漏れ液を排出する排出口を有する第２室が備えられていることを特徴とする手段とした。

請求項５に記載のロータリジョイントは、請求項４に記載のロータリジョイントにおいて、前記第１室と第２室との間を隔てる隔壁と前記回転軸表面との間に前記第１室からの漏れ液を第２室に流通させる環状隙間を有し、該環状隙間から前記シール部からの漏れ液が流出しないよう前記環状隙間に向けてエアーを供給するエアパージ手段が備えられていることを特徴とする手段とした。

請求項６に記載のロータリジョイントは、請求項４または５に記載のロータリジョイントにおいて、前記第１室から第２室に漏れ液が流出した時に漏れを検知できる位置に前記異常検知手段が配置されていることを特徴とする手段とした。

請求項７に記載のロータリジョイントは、請求項５または６に記載のロータリジョイントにおいて、前記異常検知方法が、前記エアパージ手段によるパージエアの力により漏れ液を異常検知手段に導入するように構成されていることを特徴とする手段とした。

請求項８に記載のロータリジョイントは、請求項２に記載のロータリジョイントにおいて、前記異常検知手段で検知される異常が前記シール部の異常摩耗または破損による異常であることを特徴とする手段とした。

請求項９に記載のロータリジョイントは、請求項８に記載のロータリジョイントにおいて、前記異常検知手段が、前記シール部を開閉自在に付勢するフローティングシートの振動を検知することにより前記シール部の異常摩耗または破損を検知するように構成されていることを特徴とする手段とした。

請求項１０に記載のロータリジョイントは、請求項８に記載のロータリジョイントにおいて、前記異常検知手段が、前記シール部を開閉自在に付勢するフローティングシートの発熱を検知することにより前記シール部の異常摩耗または破損を検知するように構成されていることを特徴とする手段とした。

請求項１１に記載のロータリジョイントは、請求項８に記載のロータリジョイントにおいて、前記異常検知手段が、前記シール部の摩擦抵抗に応じ前記シール部を開閉自在に付勢するフローティングシート側に伝達される前記回転軸の回転トルクを検知することにより前記シール部の異常摩耗または破損を検知するように構成されていることを特徴とする手段とした。

請求項１２に記載のロータリジョイントは、請求項１に記載のロータリジョイントにおいて、前記付加機能部品の１つが、前記シール部に潤滑液を供給する潤滑手段であることを特徴とする手段とした。

請求項１３に記載のロータリジョイントは、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のロータリジョイントにおいて、前記回転軸が工作機械の回転軸に接続されていることを特徴とする手段とした。

請求項１記載のロータリジョイントでは、上述のように、前記種々の付加機能部品が所定の位置にそれぞれ着脱自在な状態にモジュール化されていて、該種々の付加機能部品が用途に応じた任意の組み合わせでそれぞれ所定の位置に組み付け装備可能に構成されることにより、共通のケーシングを用い、シール部に関する種々の付加機能部品を顧客の要望に応じた任意の組み合わせで組み付け装備することが可能になり、これにより、納期の短縮と製造コストの低減が可能になるという効果が得られる。

請求項２記載のロータリジョイントでは、上述のように、シール部の異常を異常検知手段で検知する。このシール部の異常はそのまま継続させると、機械本体側へ悪影響を及ぼすようになるが、この異常検知手段を使用することにより、人手によらず異常発生の初期に検知できるから、それを利用して流体ポンプや機械本体の電源遮断を自動的に行なって機械の作動停止を行なうことができる。
従って、ロータリジョイントシール部の異常を検知し、このシール部異常による悪影響を機械本体に波及させるのを防止することができるようになるという効果が得られる。

請求項３記載のロータリジョイントでは、回転軸流路と固定側流路を連通させるシール部に異常があると液の漏れが大量となり、この漏れ液が電動モータや軸受け部などに浸入すると漏電事故や焼き付き事故などを発生させるため、シール部からの液漏れを異常検知手段で常時監視する。
従って、シール部からの大量の液漏れを人手によらず異常発生の初期に自動的に検知して流体ポンプや機械本体の電源遮断などを行ってロータリジョイントの作動停止を行ない、下流側の機器に損害を与えるのを防止することができるようになるという効果が得られる。

請求項４記載のロータリジョイントでは、上述のように、シール部からの漏れ量が正常の範囲内である時に第１室において漏れ液を受けて排出口から外部に排出させている。シール部が破損などにより異常となった場合、つまり漏れ液の排出量が正常の範囲を越えると下流側へ漏れ出し、第２室がその漏れ液を受け止めて排出口から外部に排出させることにより、漏れ液が主軸側に浸入するのを防止することができる。
従って、シール部に異常があって漏れ液を第１室で排水処理できない場合でも第２室が受け止めこれを排水し、下流側の機器に損害を与えるのを確実に防止することができるようになるという効果が得られる。

請求項５記載のロータリジョイントでは、第１室と第２室との間を隔てる隔壁では回転軸表面との間の環状隙間に上流側に向けエアパージを行なう。シール部の破損で漏れ液の排出量が正常の範囲を大きく越え第１室と第２室を隔てる隔壁と回転軸表面との間の環状隙間を介し第１室から第２室側へ漏れ出そうとするが、その環状隙間に向けて行なっているエアパージにより第２室側への浸入が阻止される。
従って、ロータリジョイントのシール部から液の漏れが生じるような異常事態が発生しても、下流側機器に漏れ液を浸入させず厳重に保護することができるようになるという効果が得られる。

請求項６記載のロータリジョイントでは、異常検知手段は第１室から第２室への漏れ液を直ちに検知する。
従って、第２室内に浸入する前の漏れ液を自動的に検知し、これにより、ロータリジョイントシール部に異常が発生しても主軸モータなどが被害を被るのを阻止することができるようになるという効果が得られる。

請求項７記載のロータリジョイントでは、エアパージ手段によるパージエアの力により漏れ液を異常検出手段に導入させるようにしたことで、異常検知を速やかに確実に行なえると共に、導入口は狭い場所にも設定できるから、狭くても最良の場所を選定し、感度の良い検知を行なうことができるようになる等の効果が得られる。

請求項８に記載のロータリジョイントでは、シール部を監視してシール部の異常磨耗又は破損による異常を検知する異常検知手段を備えることにより、シール部の異常磨耗又は破損を初期段階から把握して装置に損害を及ぼす前に対処することができるようになるという効果が得られる。

請求項９に記載のロータリジョイントでは、異常検知手段がフローティングシートの振動を検知することにより、シール部が異常磨耗し始めて破損に至る振動の変化を監視することができ、検知される振動に応じてシール部が破損する前に段階的な警報を発して管理者にシール部の交換を促すなどの早期的な措置を行うことができるようになるという効果が得られる。

請求項１０に記載のロータリジョイントでは、異常検知手段がフローティングシートの発熱を検知することにより、シール部が異常磨耗し始めて破損に至る発熱の変化を監視することができ、検知される発熱に応じてシール部が破損する前に段階的な警報を発して管理者にシール部の交換を促すなどの早期的な措置を行うことができるようになるという効果が得られる。

請求項１１に記載のロータリジョイントでは、異常検知手段がシール部の摩擦抵抗に応じてフローティングシート側に伝達される回転軸の回転トルクを検知することによって、シール部が異常磨耗し始めて破損に至る回転トルクの変化を監視することができ、検知される回転トルクに応じてシール部が破損する前に段階的な警報を発して管理者にシール部の交換を促すなどの早期的な措置を行うことができるようになるという効果が得られる。

請求項１２に記載のロータリジョイントでは、シール部に潤滑液を供給する潤滑手段を備えることにより、潤滑性を有しないエア等である場合であっても、シール部の密封性と潤滑性を確保することができるようになるという効果が得られる。

請求項１３に記載のロータリジョイントでは、回転軸が工作機械の回転軸に接続されてあり、ロータリジョイントのシール部に異常があった場合にその異常を早急に検知し、ロータリジョイントからのクーラントの漏れが発生した時、または漏れが発生する前に未然に警報を発するなどの対応を行うことにより、重要部品である軸受けや主軸モータなどが被害を被るのを防ぐことができる。この機能は工作機械を単独で使用する場合のみならず、生産加工ラインで工作機械群を１カ所で集中管理する場合に有効である。

以下、本発明の実施例を図面により説明する。
<実施例１>
本発明実施例１ではロータリジョイントＲＪが横型の主軸に装着された場合で説明する。もちろん、この形態は横型のみに限定するわけではなく、縦型の主軸に装着することも可能である。

図１は本発明実施例１のロータリジョイントＲＪを示す縦断面図であり、図において、１は図示を省略した主軸モータのケーシング、２は図示を省略した主軸モータのロータ軸、３は回転軸、４はフローティングシート、５はシール部、６は漏れ検知機能付加モジュール（付加機能部品・異常検知手段）、７は潤滑機能付加モジュール（付加機能部品・潤滑手段）、８ａは破損検知機能付加モジュール（付加機能部品・異常検知手段）を示す。

さらに詳述すると、このロータリジョイントＲＪのケーシング１は、その一端側（左側）に図示を省略した主軸モータが内装されていて、そのケーシング１の他端側（右側）には主軸モータのロータ軸２が回転自在に挿通支持される軸心穴１１が形成されると共に、該軸心穴１１の端部には該軸心穴１１より大径で同心円の第１円形穴１２と、該第１円形穴１２よりさらに大径で同心円の第２円形穴１３が形成されている。

前記第２円形穴１３の開口部は、ケーシング１の開口端面に対しボルトで着脱可能に装着される蓋体１４で閉じられており、この蓋体１４の軸心部には前記フローティングシート４の軸部４１を軸方向摺動可能に支持する支持穴１４ａが形成され、この支持穴１４ａはクーラント液等の供給部と連結させる連結穴１４ｂに連通された状態となっている。

前記フローティングシート４は、後述する固定軸側流路と回転軸側流路とをシール部５を介して連通させるもので、その軸部４１が前記支持穴１４ａ内に軸方向摺動可能に挿入支持され、支持穴１４ａ内周面に備えたシールリング１４ｃにより、該支持穴１４ａ内周面と軸部４１の外周面との間がシールされた状態となっている。

一方、前記ロータ軸２の端部には前記回転軸３がねじ結合されていて、この回転軸３の端面に固定されたシールリング５１（シール部５）とフローティングシート４の端面に固定されたシールリング５２（シール部５）とが第２円形穴１３の軸方向略中央部において対面する状態となっている。
そして、前記ロータ軸２と回転軸３とフローティングシート４の軸心部には、連結穴１４ｂから供給されるクーラント液等を工作機械等に供給するための流路を形成する供給穴２ａ、供給穴（回転軸側流路）３ａ、供給穴（固定軸側流路）４ａがそれぞれ形成されている。

また、フローティングシート４のシールリング５２側端部外周に形成されたフランジ部４２と蓋体１４との間には、シールリング５２がシールリング５１に常時当接する方向にフローティングシート４を押圧付勢するコイルスプリング４３が介装されている。そして、連結穴１４ｂからクーラント液が供給されると、該クーラント液の供給液圧をフローティングシート４における軸部４１の環状端面で受けることで、フローティングシート４を押圧摺動させ、シールリング５２をシールリング５１に密着させることにより、互いに連通した供給穴４ａ、３ａを経由してロータ軸２の供給穴２ａにクーラント液等が供給されるようになっている。なお、前記コイルスプリング４３は、両シールリング５１、５２相互間に隙間ができない程度の弱い付勢力に設定されている。

前記漏れ検知機能付加モジュール（付加機能部品）６は、前記シール部５からの異常液漏れを検知することによりシール部５の異常を検知する異常検知手段を構成するもので、この漏れ検知機能付加モジュール６は、ケーシング１の第２円形穴１３内に対し着脱自在に組み付け装備可能な状態にモジュール化されている。

即ち、この漏れ検知機能付加モジュール６は、第２円形穴１３の底部において該第２円形穴１３と回転軸３との間の隙間を閉塞する環状の隔壁状に形成されていて、第２円形穴１３の底部、即ち第１円形穴１２と第２円形穴１３との間に形成される環状段部１５に当接係止させた状態で位置決め配置されるようになっている。

更に、図２にもその詳細を示すように、前記漏れ検知機能付加モジュール６は、貫通した回転軸３との間の環状隙間に向けてエアパージを行なうように設けられている。この漏れ検知機能付加モジュール６の内周面には２連の環状溝６１、６２が周設されており、それぞれエア流路６３、６４により漏れ検知機能付加モジュール６の上部外周面に形成された凹部６５を介してケーシング１の上部に開口したエア供給口１ａに連通されている。
そして、環状溝６１、６２においては、上流側隙間Ｓａを下流側隙間Ｓｂより大きくして上流側に向けたエアパージ量を多くするように形成されることにより、漏れ液が環状隙間を通過するのを抑制するようになっている（エアパージ手段）。

また、前記環状溝６１、６２の間に漏れ液の検知溝６６が周設され、ケーシング１の下部に形成された検知口１ｂまで検知用流路１ｃが延設されている。６７は検知センサであり、コネクタ６７ａを介し検知口１ｂに装着されている。このコネクタ６７ａは検知用流路１ｃに、比較的大径の検知路６７ｂを介し直通して一対の電極からなる検知部６７ｃを配置させる液受け室６７ｄと、この液受け室６７ｄからパージエアおよび漏れ液を排出する排出口６７ｅが開設されている。

即ち、環状隙間を経由して漏れ液が流出しようとした時に異常な液漏れを検知できるように構成されると共に、環状溝６１から供給されるパージエアの力により漏れ液を検知センサ６７に導入するように構成されている。

以上のように、この漏れ検知機能付加モジュール６が配置されることにより、ケーシング１内が、漏れ検知機能付加モジュール６と蓋体１４との間における第２円形穴１３で構成されていてシール部５からの漏れ液の量が正常の範囲内である時に漏れ液を受けて排出する第１室と、漏れ液の量が正常の範囲を大きく越えて環状隙間から漏れた時に第１室からの漏れ液を受けて排出する第１円形穴１２で構成される第２室とに仕切られた状態となっている。

前記潤滑機能付加モジュール（付加機能部品・潤滑手段）７は、工作機械にエア等の潤滑性を有しない流体を供給する場合に、シール部５に対しその外面側から潤滑液を供給することにより、シール部５の潤滑性を確保するために組み込み装備されるものであり、この潤滑機能付加モジュール７は、ケーシング１の第２円形穴１３内に対し着脱自在に組み付け装備可能な状態にモジュール化されている。

即ち、この潤滑機能付加モジュール７は、第２円形穴１３内おいて前記漏れ検知機能付加モジュール６の端面にその外周部７１を当接係止させた状態でその軸心穴７２の内周面がシール部５の外周部に近接状に配置された状態で位置決め配置されるようになっている。

そして、この潤滑機能付加モジュール７は、その軸心穴７２の内周面上部にシール部５に向けて潤滑液を噴射供給する噴出口７３が設けられ、この噴出口７３は、潤滑液流路７４により、潤滑機能付加モジュール７の外周面に周設された環状溝７５を介してケーシング１の上部に開口した潤滑液供給口１ｄに連通されている。

前記破損検知機能付加モジュール（付加機能部品・異常検知手段）８は、前記シール部５の摩擦抵抗に応じ該シール部５を開閉自在に付勢するフローティングシート４側に伝達される回転軸３の回転トルクを検知することにより、シール部５の異常摩耗または破損を検知するために組み込み装備されるものであり、この破損検知機能付加モジュール８ａは、ケーシング１の第２円形穴１３内に対し着脱自在に組み付け装備可能な状態にモジュール化されている。

即ち、この破損検知機能付加モジュール８ａは、第２円形穴１３内おいて前記潤滑機能付加モジュール７の外周部端面と蓋体１４における第２円形穴１３内への挿入部の外周部端面との間に挟持された状態で、フローティングシート４の外周部を囲繞する状態で位置決め配置されるようになっている。

この破損検知機能付加モジュール８ａは、フローティングシート４のフランジ部４２上部に突起部４２ａが形成されていて、この破損検知機能付加モジュール８ａが組み込み装備されない時は、一点鎖線で示すように、この突起部４２ａに取り付け固定されたピン４４を蓋体１４に形成された摺動係止穴１４ｄに対し軸方向摺動可能に挿入係止させることにより、フローティングシート４の回り止め行われるようになっている。

そして、この破損検知機能付加モジュール８ａは、図３（イ）（縦断面図）にその詳細を示すように、破損検知機能付加モジュール８ａの内周面に突起部４２ａの左右両端面にそれぞれ当接するシャーピン８１、８２が固定され、さらに、破損検知機能付加モジュール８ａの内周面に該破損検知機能付加モジュール８ａおよびフローティングシート４と絶縁された状態のストッパピン８３、８４がそれぞれ固定されている。
また、フローティングシート４およびストッパピン８３、８４はそれぞれ検出回路８５に接続されている。なお、８６は電池等の電源、８７警報機である。

前記シャーピン８１、８２は、所定値以上のトルクが作用すると破断するように構成されたもので、シール部５の正常時にはフローティングシート４の回り止めの役割を果たし、シャーピン８１、８２のうち、回転軸３側の回転方向、例えば、図中矢印方向であればシャーピン８１がフランジ部４２の突起部４２ａに当接して回転軸３側からフローティングシート４に伝達される回転トルクを受け止めている。

そして、両シールリング５１、５２のシール面に凹凸が生じてシール部５が発熱しながら異常磨耗してシール部５の摩擦が大きくなると、回転軸３側からフローティングシート４に伝達される伝達トルクが増大する。そして、前記伝達トルクが所定値以上になると、図３（ロ）に示すように、シャーピン８１が破断してフローティングシート４が矢印方向に回転し、突起部４２ａがストッパピン８３に接触する。

この時、検出回路８５、電源８６、フローティングシート４との間で１回路が形成され、検出回路８５は電源８６の電流を検出して、警報機８７で段階的な警報や各種装置の電源遮断を行うようになっている。

なお、回転軸３側の回転方向が図中の矢印と反対方向の場合に備えて、シャーピン８２とストッパピン８４を設けているが、その場合の動作については前述と同様であるためその説明は省略する。

なお、前記ケーシング１における第１円形穴１２および第２円形穴１３の底部にはドレン口１ｅ、１ｆ、１ｇがそれぞれ形成され、前記潤滑機能付加モジュール７および破損検知機能付加モジュール８の底部にはドレン口１ｆ、１ｇに連通する連通穴７６、８８がそれぞれ形成されている。

次に本実施例の作用および効果を説明する。
［付加機能部品のモジュール化による作用・効果］
この実施例１のロータリジョイントＲＪにあっては、上述のように、種々の付加機能部品（漏れ検知機能付加モジュール６、潤滑機能付加モジュール７、破損検知機能付加モジュール８ａ）が所定の位置にそれぞれ着脱自在な状態にモジュール化されていて、該種々の付加機能部品がその用途に応じた任意の組み合わせでそれぞれ所定の位置に組み付け装備可能に構成されることにより、共通のケーシング１を用い、シール部５に関する種々の付加機能部品を顧客の要望に応じた任意の組み合わせで組み付け装備することが可能になる。
従って、納期の短縮と製造コストの低減が可能になるという効果が得られる。

なお、上記種々の付加機能部品のうち、漏れ検知機能付加モジュール６または潤滑機能付加モジュール７が不要な場合は、第２円形穴１３内のそれぞれの組み付け個所に同一厚みを有するスペーサを組み込むだけでよい。また、破損検知機能付加モジュール８ａが不要な場合は、同じく同一厚みを有するスペーサを組み込むと共に、二点鎖線で示すように、突起部４２ａに取り付け固定したピン４４を蓋体１４に形成された摺動係止穴１４ｄに対し軸方向摺動可能に挿入係止させることにより、フローティングシート４の回り止めを行う。

［漏れ検知機能付加モジュール６の作用・効果］
上述のように構成されたロータリジョイントＲＪは、まず、主軸モータの始動前に連結穴１４ｂから供給されたクーラント等の液圧によりフローティングシート４を下流側に摺動させ、これにより、先端部のシールリング５２を回転軸３先端部のシールリング５１に密着させる。この状態において、連結穴１４ｂが供給穴４ａ、シール部５、供給穴３ａを経由してロータ軸２の供給口２ａに連通され、クーラント液等が圧力をもって工具先端部まで供給されることになる。

そして、ケーシング１のエア供給口１ａからパージ用エアが供給されると、このパージ用エアは凹部６５で２つのエア流路６３、６４に分岐され、それぞれ環状溝６１、６２に供給され、このうち上流側の環状溝６２では、上流側隙間Ｓａから第２円形穴１３方向に向け回転軸３の外周面をエアパージし、下流側隙間Ｓｂでは、検知溝６６内に向けエアパージする。

この場合、上流側隙間Ｓａ>下流側隙間Ｓｂとしたことにより、環状溝６１、６２、検知溝６６内のエア圧は下流側配置の環状溝６１の方が上流側配置の環状溝６２より高くなり、エアの流れは下流側から上流側および検知溝６６側に流れるようになる。なお、パージエアは、第２円形穴１３側ではドレン口１ｅ、１ｆを介して外部に排出され、検知溝６６では検知用流路１ｃと検知路６７ｂを介し液受け室６７ｄで排出口６７ｅから外部に排出される。

この状態で主軸モータが始動され工作機械の稼働状態となり、この稼働中にシール部５の異常な状態、例えばシールリング５１または５２の破損等によるクーラント液等の大量漏洩状態となった場合、シール部５は第２円形穴１３内にあるため、漏れクーラント液等はドレン口１ｅ、１ｆからケーシング１の外部に排出される。

しかしながら、この漏れ量がドレン口１ｅ、１ｆからの排水量を上回って漏れクーラント液等が第２円形穴１３内に充満し、漏れ検知機能付加モジュール６と回転軸３との間の環状隙間部分まで達した場合に、該環状溝６２から環状隙間に向けて供給されるパージエアが上流側隙間Ｓａから第２円形穴１３へ向けてエアパージされることでクーラント液等の浸入が阻止されているが、クーラント液等の圧力が勝って隙間Ｓａに浸入すると、この上流側隙間Ｓａから下流側の検知溝６６まで達したクーラント液等は、その下流側の環状溝６１から供給されるパージエアに乗って直ちに検知溝６６から検知用流路１ｃを経由して液受け室６７ｄに送られる。

この液受け室６７ｄにおいてこの漏れクーラント液等が一対の電極からなる検知部６７ｃをショートさせると検出回路８５からの回路を閉じた状態となって異常な漏洩があったことを出力する。検出回路８５では、この信号を受け直ちにクーラントポンプの電源を遮断しクーラント液等の供給を停止させる。また、主軸モータの電源も遮断させエアパージのみを行なう。

このように、環状隙間に浸入した漏れクーラント液等は、環状溝６１、６２、検知溝６６内のエア圧において下流側配置の環状溝６１の方が上流側配置の環状溝６２より高くなっていることから、上流側に吹き返され、更に下流側に浸入することは少なくなる。

以上のように、この漏れ検知機能付加モジュール６にあっては、エアパージにより、第１室（第２円形穴１３）から第２室（第１円形穴１２）への漏れクーラント等の浸入を阻止することができる。また、下流側のエアパージを上流側のエアパージより高い圧力としたため、上流側のエアパージによって漏れクーラント液等を下流側に押し込むのを阻止することができる。

また、万一隙間Ｓａから浸入した漏れクーラント液等は検知溝６６から検知用流路１ｃに流入するパージ用エアに乗って液受け室６７ｄ側に到達し直ちに検知センサ６７がこれを検知できると共に下流側への漏洩を阻止し、大きな損害を発生させることを防止することができる。

検知センサ６７は、ケーシング１内においてクーラント液等の下流側漏洩が発生した部分で検知するから、シール部５の異常によるクーラント液等の漏洩発生直後に被害発生防止の処理を行なうことができる。
また、構造は極めて簡単で合理的であり、全体構成をコンパクトにできるし、工作機械など対象機械の限られた範囲に取付け容易となる等の効果が得られる。

［破損検知機能付加モジュール８の作用・効果］
この破損検知機能付加モジュール８において、前記シャーピン８１、８２は、シール部５の正常時にはフローティングシート４の回り止めの役割を果たし、シャーピン８１、８２のうち、回転軸３側の回転方向、例えば、図３（イ）に示す矢印方向であればシャーピン８１がフランジ部４２の突起部４２ａに当接して回転軸３側からフローティングシート４に伝達される回転トルクを受け止めている。

そして、両シールリング５１、５２のシール面に凹凸が生じてシール部５が発熱しながら異常磨耗してシール部５の摩擦が大きくなると、回転軸３側からフローティングシート４に伝達される伝達トルクが増大し、所定値以上になると、図３（ロ）に示すように、シャーピン８１が破断してフローティングシート４が矢印方向に回転し、突起部４２ａがストッパピン８３に接触することにより、検出回路８５がこれを検知して警報機８７で段階的な警報や各種装置の電源遮断が行われる。

従って、シール部５が異常磨耗して摩擦係数が大きくなった時点で、その異常を検知して、シール部５が破損する前に段階的な警報を発して管理者にシール部５の交換を促したり、各種装置の電源遮断などの措置を行うことができるようになるという効果が得られる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。この他の実施例は、前記破損検知機能付加モジュール８ａの他の例を示すものである。なお、この他の実施例の説明にあたっては、前記実施例１と同一構成部分に付いては同一の符号を付してその具体的説明は省略し、相違点についてのみ説明する。

<実施例２>
この実施例２の破損検知機能付加モジュール８ｂは、フローティングシート４の振動を検知することにより、シール部５の異常摩耗または破損を検知するように構成されたものである。

即ち、この破損検知機能付加モジュール８ｂは、図４の要部断面図に示すように、振動検知手段として加速度センサＳ１が用いられ、この加速度センサＳ１が備えられた環状体を、シールリング５２が固定されたフローティングシート４の先端部外周に装着しフランジ部４２に当接係止させた状態で着脱自在に組み付け装備可能な状態にモジュール化されている。

そして、加速度センサＳ１からの検出信号はケーシング１の外部に設けられる検出回路８５に接続され、この検出回路８５で検出された振動値を、正常時の振動値と比較し、これを越えている場合に警報信号を警報機８７に送信して警報を発したり、各種装置の電源遮断を行うようになっている。

従って、本実施例２の破損検知機能付加モジュール８ｂにあっては、加速度センサＳ１がフローティングシート４の振動を検知することによって、シール部５が異常磨耗する初期段階から異常を検知して、シール部５が破損する前に段階的な警報を発して管理者にシール部５の交換を促したり、各種装置の電源遮断などの措置を行うことができるようになるという効果が得られる。

<実施例３>
この実施例３の破損検知機能付加モジュール８ｃは、シール部５の発熱を検知することにより、シール部５の異常摩耗または破損を検知するように構成されたものである。

即ち、この破損検知機能付加モジュール８ｃは、図５の要部断面図に示すように、発熱検知手段として温度センサＳ２が用いられ、この温度センサＳ２が備えられた環状体を、シールリング５２が固定されたフローティングシート４の先端部外周に密着する状態で着脱自在に組み付け装備可能な状態にモジュール化されたものである。

そして、温度センサＳ２はシール部５からフローティングシート４に伝達される熱（温度）を常時検知して検出回路８５に伝え、検出回路８５は温度センサＳ２の検出値に応じて段階的な警報を発したり、各種装置の電源遮断を行うようになっている。

従って、本実施例３の破損検知機能付加モジュール８ｃにあっては、温度センサＳ２がシール部５の発熱を検知することによって、シール部５が異常磨耗する初期段階から異常を検知して、シール部５が破損する前に段階的な警報を発して管理者にシール部５の交換を促したり、各種装置の電源遮断などの措置を行うことができるようになるという効果が得られる。

以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、実施例１では、漏液（漏れクーラント）の検出は電極式で説明したが検知センサの形式は任意であり、例えば液滴を光学的に検出する方法など様々に採用できる。

また、実施例１で説明したシャーピン８１、８２の替わりに圧電素子を設け、これらが受ける荷重に比例する電流を検知してシール部５の異常を監視する構成にしてもよい。
さらに、検出回路８５をパソコンと接続して検出結果をモニタしたり、警報の替わりにシール部５の異常状況やその対処方法を音声によるメッセージで伝えるようにすることは当然考えられる。

また、破損検知機能付加モジュールとしては、前記実施例１〜３の他に、フローティングシート４に対し着脱自在に組み付け装備可能な付加本体に、磁石とこの磁石に非接触状態で周回したコイルで構成される振動検知センサを備えたものであってもよい。

また、振動検出手段としては、フローティングシート４に設ける場合の他に、ケーシング１における第２円形穴１３内に着脱自在に組み付け装備可能な環状体に備えられていて、フローティングシート４の振動を非接触状態で検出する非接触センサで検出するようにしてもよい。

実施例１のロータリジョイントを示す縦断面図である。 実施例１のロータリジョイントにおけるエアパージ部を示す要部拡大断面図である。 実施例１のロータリジョイントにおける破壊検知機能付加モジュール８ａ部分を示す縦断面図である。 実施例２の破壊検知機能付加モジュール８ｂ部分を示す要部断面図である。 実施例３の破壊検知機能付加モジュール８ｃ部分を示す要部断面図である。

符号の説明

ＲＪ ロータリジョイント
Ｓ１ 加速度センサ
Ｓ２ 温度センサ
Ｓａ エアパージ部の上流側隙間
Ｓｂ エアパージ部の下流側隙間
１ ケーシング
１ａ エア供給口
１ｂ 検知口
１ｃ 検知用流路
１ｄ 潤滑液供給口
１ｅ ドレン口
１ｆ ドレン口
１ｇ ドレン口
２ 主軸モータのロータ軸
２ａ 供給穴
３ 回転軸
３ａ 供給穴（回転軸側流路）
４ フローティングシート
４ａ 供給穴（固定軸側流路）
５ シール部
６ 漏れ検知機能付加モジュール（付加機能部品・異常検知手段）
７ 潤滑機能付加モジュール（付加機能部品・潤滑手段）
８ａ 破損検知機能付加モジュール（付加機能部品・異常検知手段）
８ｂ 破損検知機能付加モジュール（付加機能部品・異常検知手段）
８ｃ 破損検知機能付加モジュール（付加機能部品・異常検知手段）
１１ 軸心穴
１２ 第１円形穴（第２室）
１３ 第２円形穴（第１室）
１４ 蓋体
１４ａ 支持穴
１４ｂ 連結穴
１４ｃ シールリング
１４ｄ 摺動係止穴
１５ 環状段部
４１ 軸部
４２ フランジ部
４２ａ 突起部
４３ コイルスプリング
４４ ピン
５１ シールリング（シール部）
５２ シールリング（シール部）
６１ 下流側環状溝
６２ 上流側環状溝
６３ エア流路
６４ エア流路
６５ 凹部
６６ 検知溝
６７ 検知センサ
６７ａ コネクタ
６７ｂ 検知路
６７ｃ 検知部
６７ｄ 液受け室
６７ｅ 排出口
７１ 外周部
７２ 軸心穴
７３ 噴出口
７４ 潤滑液流路
７５ 環状溝
７６ 連通穴
８１ シャーピン
８２ シャーピン
８３ ストッパピン
８４ ストッパピン
８５ 検出回路
８６ 電源
８７ 警報機
８８ 連通穴

Claims (13)

1. 回転軸側流路と固定軸側流路を連通させるシール部を有し、該シール部の近傍には該シール部に関する種々の付加機能部品が組み込まれるロータリジョイントであって、
   前記種々の付加機能部品が所定の位置にそれぞれ着脱自在な状態にモジュール化されていて、該種々の付加機能部品が用途に応じた任意の組み合わせでそれぞれ所定の位置に組み付け装備可能に構成されていることを特徴とするロータリジョイント。
2. 請求項１に記載のロータリジョイントにおいて、前記付加機能部品の１つが、前記シール部の異常を検知する異常検知手段であることを特徴とするロータリジョイント。
3. 請求項２に記載のロータリジョイントにおいて、前記異常検知手段で検知される異常が前記シール部からの漏れによる異常であることを特徴とするロータリジョイント。
4. 請求項３に記載のロータリジョイントにおいて、前記シール部からの漏れ量が正常の範囲内である時に漏れ液を受けると共に該漏れ液を排出する排出口を有する第１室と、正常の範囲を越えて漏れた時に第１室からの漏れ液を受けると共に該漏れ液を排出する排出口を有する第２室が備えられていることを特徴とするロータリジョイント。
5. 請求項４に記載のロータリジョイントにおいて、前記第１室と第２室との間を隔てる隔壁と前記回転軸表面との間に前記第１室からの漏れ液を第２室に流通させる環状隙間を有し、該環状隙間から前記シール部からの漏れ液が流出しないよう前記環状隙間に向けてエアーを供給するエアパージ手段が備えられていることを特徴とするロータリジョイント。
6. 請求項４または５に記載のロータリジョイントにおいて、前記第１室から第２室に漏れ液が流出した時に漏れを検知できる位置に前記異常検知手段が配置されていることを特徴とするロータリジョイント。
7. 請求項５または６に記載のロータリジョイントにおいて、前記異常検知方法が、前記エアパージ手段によるパージエアの力により漏れ液を異常検知手段に導入するように構成されていることを特徴とするロータリジョイント。
8. 請求項２に記載のロータリジョイントにおいて、前記異常検知手段で検知される異常が前記シール部の異常摩耗または破損による異常であることを特徴とするロータリジョイント。
9. 請求項８に記載のロータリジョイントにおいて、前記異常検知手段が、前記シール部を開閉自在に付勢するフローティングシートの振動を検知することにより前記シール部の異常摩耗または破損を検知するように構成されていることを特徴とするロータリジョイント。
10. 請求項８に記載のロータリジョイントにおいて、前記異常検知手段が、前記シール部を開閉自在に付勢するフローティングシートの発熱を検知することにより前記シール部の異常摩耗または破損を検知するように構成されていることを特徴とするロータリジョイント。
11. 請求項８に記載のロータリジョイントにおいて、前記異常検知手段が、前記シール部の摩擦抵抗に応じ前記シール部を開閉自在に付勢するフローティングシート側に伝達される前記回転軸の回転トルクを検知することにより前記シール部の異常摩耗または破損を検知するように構成されていることを特徴とするロータリジョイント。
12. 請求項１に記載のロータリジョイントにおいて、前記付加機能部品の１つが、前記シール部に潤滑液を供給する潤滑手段であることを特徴とするロータリジョイント。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載のロータリジョイントにおいて、前記回転軸が工作機械の回転軸に接続されていることを特徴とするロータリジョイント。

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